JOSRA 4 - 2008

Overení modelu sírení projevu a úcinku ohrozujících událostí - projekt SPREAD

30.01.2009 | AUTOR: RNDr. et Mgr. Petr Skrehot

Cást 3: Vyhodnocení namerených dat a interpretace výsledku

verification of the spread model of LIFE-endangering events effects and impacts –SPREAD project

Part 3: Evaluation of the measured data and result interpretation

Michaela Havlová¹, Petr Skrehot²

¹T – SOFT spol. s r.o., havlova@tsoft.cz

²Výzkumný ústav bezpecnosti práce, v.v.i., skrehot@vubp-praha.cz

Abstrakt

Tento clánek navazuje na predchozí dva díly publikace zamerené na prezentaci výzkumného projektu c. 1H-PK2/35 „Overení modelu sírení ohrozujících událostí – SPREAD“ a celé téma zavrsuje rekapitulací získaných výsledku. Pro pripomenutí, první díl byl zameren na popis prípravy terénních testu, výber lokality, vhodných termínu a dalsích nálezitostí dulezitých pro provádení vlastních testu. V druhém díle pak byly popsány postupy a materiálne-technické zajistení testu, prubeh jejich provádení a také zpusobu organizace práce v terénu. Tento, v poradí jiz tretí a záverecný díl, se pak snazí prezentovat zpusob vyhodnocení získaných experimentálních dat a predkládá jejich interpretaci, tolik dulezitou pro overení modelu rozptylu oblaku aerosolu vzniklého výbuchem.

Klícová slova: aerosoly, modelování, rozptyl, terénní testy, atmosféra

Abstract

The article follows up the previous two sections in the publication presenting the results of the research project No. 1H-PK2/35 „Overení modelu sírení ohrozujících událostí – SPREAD“, this subject tops recapitulation of the results obtained. To remind, the first part was focused on preparation of field tests, location selection, suitable dates and other items pertinent to the test run. The second part was dedicated to the proceedings and material and technical support of the tests, their run and field work organisation. The third and final part of the publication aims to present the way of evaluation of the selected experiment data and their interpretation which is an essential step for verification of dispersion model of an aerosol cloud being subject to explosion.

Keywords: aerosols, modelling, dispersion, field tests, atmosphere

Úvod

Experimenty provádené v reálných podmínkách i merítku lze bezesporu povazovat ze nejzajímavejsí cást kazdého výzkumného projektu. Vyhodnocování získaných dat a jejich následná interpretace je ale pro úspesné resení vzdy naprosto klícová. Proto je této fázi nutné venovat znacnou pozornost a dokonale se na ni pripravit. Hlavní duraz by mel být kladen na výber a správné pouzití metod, které umozní získaná hrubá data vhodným zpusobem zpracovat. Snahou resitelu je získat jednoznacné a srozumitelné výsledky vyuzitelné dále v praxi, coz vsak nemusí být tak snadné. Ze zkuseností víme, ze behem témer kazdého výzkumu se obvykle vyskytnou neocekávané tezkosti, zejména pak tehdy, pokud danou problematiku doposud nikdo po praktické stránce neresil a není tedy mozné se oprít o zkusenosti druhých. Proto je nutné umet vhodne improvizovat, ale zároven vyuzít takových postupu, které jsou ve shode s jinými, obecne uznávanými prístupy a znalostmi, protoze kazdý výsledek musí být vzdy reprodukovatelný a obhajitelný.

Vzhledem k tomu, ze terénní testy, jejichz cílem bylo prostudovat prubeh rozptylu oblaku aerosolu a urcit dosahy referencních koncentrací aerosolu, probíhaly ve trech sériích a na pomerne velké plose, kterou bylo letiste v Ústí nad Labem, bylo získáno velké mnozství experimentálních dat. Jejich vyhodnocování proto bylo nutné provádet nekolika ruznými metodami a postupy, z nichz nekteré byly spojeny s doplnujícími laboratorními experimenty. Výsledky, které se vsak níze popsaným zpusobem podarilo získat, budou dále vyuzity nejen pro validaci matematického aparátu rozptylového modelu, ale také významným zpusobem pomohly rozsírit obecné znalosti o rozptylu oblaku aerosolu emitovaných z jednorázových zdroju smerem do reálné atmosféry.

Vyhodnocení provádených testu

Urcení fází rozptylu oblaku

Jak jiz bylo uvedeno v predchozím díle, soucástí terénních testu bylo také vizuální sledování rozptylu oblaku. Úcelem bylo popsat chování oblaku po výbuchu, tj. jeho rust a následný rozptyl a urcit základní fáze rozptylu. Tyto skutecnosti totiz podle dostupných zdroju doposud nebyly reseny, na rozdíl napríklad od rozptylu oblaku z kontinuálních zdroju. Získané výsledky významnou merou pomohly zpresnit navrzený model, pro jehoz vývoj bylo nutné znát velikost tzv. objemového zdroje jednorázové emise aerosolu. Tento objemový zdroj predstavuje oblak, který jiz dále neroste na základe impulzu udeleného jednotlivým cásticím pri samotném výbuchu. Krome toho, nacerpané poznatky také poslouzily pro kvalitativní popis mozného ohrození osob po výbuchu spinavé bomby, nebot znalost chování takto vzniklého oblaku v case je nezbytnou podmínkou pro definování efektivních zpusobu ukrytí nebo evakuace.

Tvar oblaku bylo mozné popsat po dukladné analýze videozáznamu, pro odhad jejich rozmeru vsak bylo potreba pouzít matematického výpoctu. Krome síte vyrobené z reflexních motouzu umístené pred jednu z videokamer, byly pro výpocet vyuzity také ctyrmetrové tyce, které byly rozmísteny na hlavní linii detekcní síte. Na techto tycích byly v predem definovaných výskách umísteny fábory, které pro pozorování z dálky poslouzily jako vertikální merítko. Urcení výsky oblaku pak bylo provádeno na základe rozboru videozáznamu porízeného z kamery, pred níz byla umístena sít z motouzu, a z kamery, která snímala rozptyl oblaku z profilu, tj. kolmo na hlavní linii tycí s detektory. Tímto zpusobem se podarilo získat relevantní informace o rozvoji oblaku v case. Pro svou slozitost a casovou nárocnost bylo stanovení výsky oblaku provedeno jen pro tzv. typické povetrnostní situace. Bylo totiz vypozorováno, ze rust oblaku a jeho rozptyl je výrazne závislý na teplotní stabilite atmosféry, takze lze pristoupit ke zjednodusení, které sestává z detailní analýzy jen vybraných testu provedených za ruzných podmínek:

a) pri stabilním az inverzním zvrstvení atmosféry (trída stability E, F),

b) pri indiferentním zvrstvení (trída stability C) a

c) pri instabilním zvrstvení (trída stability (A, B).

Ackoli byly v roce 2007 provádeny celkem tri série terénních testu (duben, cerven a zárí), optimální podmínky pro tato stanovení panovaly pri dubnových testech, kdy se prubezne vyskytly vsechny tri zmínené stabilitní podmínky. To bylo výhodou, protoze bylo mozné pouzít stejného rozmístení merící techniky a také výska pokosu trávníku byla pri vsech techto testech stejná (koeficient drsnosti povrchu z₀ cinil 0,45 cm). Stanovení rozptylových fází tak bylo maximálne objektivizováno.

Urcení trídy stability atmosféry podle vnejsích podmínek bylo provedeno pomocí Pasquillovy typizace zkonfrontované s aktuálním merením vybraných povetrnostních prvku a doplnené o konzultaci s prítomným meteorologem CHMÚ. Podmínky pro vybrané testy shrnuje tabulka 2.

Tabulka 2: Podmínky behem testu série DUBEN vybraných pro stanovení rozptylových fází oblaku aerosolu

Na základe provedené analýzy videozáznamu testu lze chování oblaku v case obecne definovat následovne:

Po výbuchu oblak nebyl vzdy kompaktní a bylo mozné pozorovat nekolik oblacných laloku zpusobených patrne rozletem aglomerátu ci fragmentu. Po cca 6 vterinách se oblak jiz dále nerozsiroval do prostoru vlivem pocátecního impulsu a nejvyssí partie zacaly klesat k zemi. Pri klesavé fázi se oblak postupne rozsiroval pri zemi do stran a zacal se pohybovat ve smeru proudení vetru. I pres to si ale hlavní cást oblaku udrzovala zpravidla tvar polokoule, ze které zespod jakoby „vytékal“ materiál do stran. V prípade, ze panuje indiferentní nebo instabilní zvrstvení, zacne vrcholová cást oblaku po nekolika vterinách vzlínat smerem vzhuru (cím instabilnejsí podmínky, tím je tato doba kratsí). Tvar oblaku se tak zacne rozsirovat podél kuzele, pricemz spodní partie oblaku se díky trení o povrch pri svém pohybu „opozdují“ oproti svrchním partiím. Dále se oblak naredoval vzduchem vstupujícím do nej turbulencí a rozptyluje se podle panujících povetrnostních podmínek. 

Test DUBEN_3: Jiz po první fázi se zacal oblak rozsirovat podél kuzele, takze klesavá fáze se neuplatnila. Tuto skutecnost lze vysvetlit pouze tak, ze se uplatnil vliv proudení (rychlost vetru byla cca 2 m.s^-1).

Test DUBEN_4: U tohoto testu byla výrazná fáze poklesu. Opet panovalo témer bezvetrí, takze oblak byl více méne kompaktní. První fáze (fáze rustu oblaku, resp. fáze zastavení rozsirování vlivem pocátecního impulsu) trvala v tomto prípade 11 sekund. Oblak se výrazneji rozsiroval do stran, takze po 60 sekundách vytvoril jakýsi plochý kolác s neohranicenými horními partiemi. Nejvetsí mnozství materiálu v tomto útvaru bylo mozno pozorovat do výsky cca 4 az 5 metru. Rychlost postupu oblaku byla cca 0,5 m.s^-1. Pozitivne vzlínat zacal oblak az po 6,5 minutách, tj. ve vzdálenosti cela oblaku 160 metru od epicentra.

Test DUBEN_6: Po 5 vterinách od okamziku výbuchu prestal oblak rust vlivem pocátecního impulsu a zacal se rozptylovat ve smeru proudení, kde se rozsiroval podél kuzele. Rychlost pohybu oblaku cinila 1,5 az 2 m.s^-1. Po 80 vterinách od výbuchu se jiz zacala uplatnovat konvekce, resp. oblak nabral výstupný proud, který jej zcela rozptýlil ve výsce (to nastalo cca ve vzdálenosti 150 metru od epicentra).

Níze uvedené obrázky 23 az 26 graficky shrnují výse uvedené poznatky.

Obrázek 23: Vývoj výsky oblaku v case pri ruzných stabilitních podmínkách (modrá – indiferentní teplotní zvrstvení, fialová – stabilní teplotní zvrstvení, zlutá – instabilní teplotní zvrstvení)

Obrázek 24: Vizualizace vývoje tvaru a velikosti oblaku pri testu DUBEN_3 v case

Obrázek 25: Vizualizace vývoje tvaru a velikosti oblaku pri testu DUBEN_4 v case

Obrázek 26: Vizualizace vývoje tvaru a velikosti oblaku pri testu DUBEN_6 v case

Poznámka: Jelikoz jsou tvary oblaku vyneseny do grafu s casovou osou, není v obrázcích zachován reálný pomer sírky oblaku ku výsce. Obrázky mají zachycovat predevsím tvar oblaku, tak, jak byl vyexportován z videozáznamu, a dále výsku oblaku. V case se oblaky vzdy rozsirovaly také v horizontálním smeru, coz níze uvedené obrázky nezahrnují.

Výse uvedená zjistení potvrzená i u dalsích testu vedla ke zjistení, ze pri rozptylu oblaku se postupne uplatnují následující ctyri hlavní fáze:

1. Fáze pocátecního rustu – prvních cca 6 vterin oblak roste, jednotlivé cástice ztrácejí pocátecní impuls získaný pri výbuchu a oblak zaujímá tvar polokoule nebo tvar jemu podobný;

2. Fáze poklesu (sestupu) – ty cásti oblaku, kde je koncentrace cástic dostatecne velká (vyjma okrajových partií ruzných kupovitých laloku), zacnou klesat k zemi. Oblak nabývá tvaru plochého koláce, který se pohybuje ve smeru vetru. Tato fáze je pozorována pouze v prípade, kdy rychlost vetru nepresáhne cca 0,5 m.s^-1. V ostatních prípadech nastává rovnou fáze rozptylu podél kuzele;

3. Fáze rozptylu podél kuzele – jedná se o rozsirování oblaku do prostoru, který je ohranicen plástem pomyslného kuzele, který je orientován tak, ze v jeho vrcholu lezí epicentrum, a jehoz osa mírí ve smeru vetru. Vrcholový úhel je závislý na rychlosti proudení a tríde stability atmosféry – s rostoucí rychlostí vetru a zvysující se stabilitou atmosféry se zmensuje;

4. Fáze pasivního rozptylu (pozitivní vzlínání), popr. fáze konvektivne vzlínavá – nastává pri dostatecném naredení oblaku, který se zacne výrazneji rozptylovat vertikálním smerem (pri naredení oblaku pod 1 % objemové). Pozitivní vzlínání urychluje prítomnost konvektivních proudu.

Vyhodnocení expozice tercíku

Po sberu exponovaných tercíku (viz druhý díl clánku) bylo nutné vyhodnotit, kolik cástic aerosolu se na pasivních detektorech behem expozice (tj. behem pruchodu oblaku detekcním polem) deponovalo. Vyhodnocení depozice bylo provedeno v laboratorích, kde jednotlivé plastové vzorkovnice (typ Micro Mount) s grafitovými tercíky byly vizuálne kontrolovány v binokulárním stereoskopickém mikroskopu (Kruss – Optronic system, Hamburg) s vrchním osvetlením (5500 K) a v UV svetle (366 nm a 254 nm). Tímto zpusobem se docílilo lepsího vyniknutí nekterých druhu predevsím biologických kontaminací, jakými byly napríklad pylová zrna, hmyz apod. Následne bylo provedeno planimetrické vyhodnocení, které bylo provedeno vzdy na trech vybraných reprezentativních místech kazdého tercíku (v míste, kde bylo minimální poskození vzorku a minimum nezádoucích kontaminací). Plocha, na níz byla planimetrie aplikována, byla o velikosti 1,5 mm². Výsledky z jednotlivých scítání byly následne zprumernovány a prepocítány na jednotkovou plochu 1 cm².

Bodová data získaná planimetrickým vyhodnocení byla dále zpracována pomocí vybraných metod geostatistiky. Základem tohoto vyhodnocování je teorie prostorove závislé promenné, coz je velicina, jejíz hodnoty závisejí na poloze bodu, v nichz byly stanoveny, v prostoru – v nasem prípade dvourozmerném. Jako optimální metoda se pro nase úcely ukázala metoda odhadu – kriging. Tato metoda je zalozena na interpolaci vázeného prumeru hodnot okolních bodu, kdy se váhy jednotlivých hodnot urcují na základe variogramu. Hlavní výhodou krigingu, oproti bezné interpolaci, je krome zahrnutí vetsího poctu hodnot do výpoctu také moznost urcení odhadu rozptylu vypoctené hodnoty. Postup pri analýze bodových hodnot koncentrací byl následující:

1. provedení popisné statistiky,

2. sestrojení histogramu,

3. analýza extrému a jejich vyloucení,

4. sestrojení variogramu,

5. provedení krigingu s uvázením príslusného variogramu,

6. vynesení výsledku do grafické podoby s prumetem na detekcní sít.

Takto získané výsledky prezentovaly informaci o distribuci deponovaných cástic vyjádrenou pomocí izoploch, tj. míst se stejnou plosnou koncentrací cástic na 1 cm²  a to podél celé plochy detekcní síte (150 x 400 metru) (viz obrázek 29). Tento výsledek sice poskytuje názornou informaci o tom, kolik aerosolu se po výbuchu zachytilo na sledované plose, ale nevypovídá nic o dosazích jednotlivých objemových koncentracích v ovzdusí od epicentra výbuchu ve smeru vanutí vetru. Behem testu byly sice pro kontinuální merení koncentrací aerosolu v ovzdusí (v mg.m^-3) pouzity laserové fotometry DustTrak, avsak výsledky z nich získané poskytovaly informaci o zmene koncentrace cástic PM_2,5 v case pouze v bode umístení tohoto merícího zarízení (viz obrázek 27). Jejich výsledky bylo tedy mozné pouzít pouze jako ukazatele absolutních hodnot maximálních koncentrací v daných vzdálenostech od epicentra (v závislosti na geometrii rozmístení, která se prubezne menila za úcelem získání co nejsirsího poctu relevantních výsledku).

Obrázek 27: Podoba výstupu z laserového fotometru DustTrak – celkový casový prubeh koncentrace PM_2.5 behem testu ZÁRÍ_6 (pruchod oblaku aerosolu znázornují píky vpravo)

Získat z distribuce plosných koncentrací údaje o koncentraci cástic aerosolu v jednotkovém objemu vzduchu vsak je mozné, paklize je pro danou rychlost vetru známa úcinnost záchytu cástic aerosolu dané velikostní frakce na pouzitých detektorech. Tato koncentrace vsak predstavuje pouze prumernou, nikoli maximální, koncentraci, protoze je vypocítána z celkového poctu cástic deponovaných na plose tercíku po dobu pruchodu oblaku daným místem.

Urcit úcinnost záchytu ale bylo mozné pouze na základe merení ve vetrném tunelu v laboratori. Príslusná merení, která si vyzádala velké mnozství opakování a stanovování na celkem 90ti experimentálních detektorech osazených krabickami s tercíky (tj. konstrukcne stejné detektory jako v prípade terénních testu), probehla v Ústavu pro zivotní prostredí Univerzity Karlovy v Praze. Pro merení zmeny velikostní distribuce poctu cástic v uzavreném okruhu vetrného tunelu byl pouzit aerodynamický spektrometr cástic (model APS 3321, TSI) s integracní dobou merení pro kazdou velikostní frakci 6 sekund. Experimentální cástice byly do tunelu injektovány z generátoru aerosolu AGK 2000 (Palas GmbH). Kazdé stanovení bylo provádeno po dobu 30 minut, takze celkový pocet velikostních distribucí cinil kolem 300 pro kazdý jednotlivý experiment.

Výsledek z techto experimentu pak shrnuje obrázek 28, který uvádí úcinnost záchytu cástic aerosolu (collection efficiency) pro rychlosti vetru od 0,5 do 5 m.s^-1 pri velikosti cástic 2,41 μm (coz odpovídá mediánu velikosti cástic pocetní distribuce (CMD) prásku z mikromletého kremene pouzitého pri terénních testech) a za podmínky vanutí vetru kolmo na plochu tercíku. Z obrázku je patrné, ze úcinnost záchytu je velmi malá – pohybuje se v rádech 10^-3 (pro rychlost vetru 1 m.s^-1) az 10^-2 (pro rychlost vetru 4 m.s^-1), coz znamená, ze pouze cca kazdá stá az tisící cástice pohybující se ve válci o plose odpovídající plose tercíku a kolmé na tercík, se na nem zachytí. Z obrázku 28 je také patrné, ze podíl zachyceného aerosolu s rostoucí rychlostí vetru roste, ale ani pri rychlosti vetru 5 m.s^-1 nedosahuje ani 2%. Zbylých 98 % cástic tak tercík „obtecou“ v turbulentním proudení, které vzniká kolem tyce, na které je detektor s tercíkem umísten.

Obrázek 28: Závislost koeficientu úcinnosti záchytu na pasivní dozimetr na rychlosti proudení

Úcinnost záchytu je v reálné atmosfére závislá také na smeru proudení, pod kterým cástice k detektoru pricházejí. Proto bylo nutné pro kazdý terénní test, resp. príslusnou rychlost vetru, hodnotu úcinnosti záchytu odectenou ze závislosti uvedené na obrázku 28 jeste vynásobit hodnotou sin(?), kde ? je úhel, pod kterým vzduch k detektoru proudil (kolmo na plochu detektoru = 90°, podélne = 0°). Uvedeným postupem pak mohla být stanovena prumerná koncentrace aerosolu v ovzdusí, která predstavuje hodnotu koncentrace odpovídající stejné expozici behem pruchodu oblaku nad daným místem jako v prípade reálného prubehu koncentrace (tj. plocha pod píkem (S₁) je shodná s plochou obdélníku (S₂)) (viz obrázek 29).

Obrázek 29: Vztah mezi prumernou koncentrací (oblast s modrými teckami) a reálným prubehem koncentrace v case (srafovaná oblast) behem pruchodu oblaku nad daným místem

Základem pro vyhodnocení vybraných testu, které byly hodnoceny jako dobré (jednalo se celkem o 7 testu z celkove provedených 18), se tedy stal základní výstup z krigingu aplikovaného na výsledky planimetrického stanovení poctu cástic na jednotlivých detektorech. Tento grafický výstup, který uvádí distribuci celkové depozice cástic aerosolu v poctu cástic na 1 cm², je uveden na obrázku 29 (jedná se o test ZÁRÍ_6). Jak bylo zmíneno výse, tento výstup sice pomerne dobre vykresluje „stopu oblaku“ ve výsce 1,7 metru (výska umístení detektoru), ale nevypovídá nic o koncentracích, které bylo v jednotlivých místech detekcní síte mozné namerit. Proto byly výsledky z planimetrického stanovení prepocítány za vyuzití experimentálne stanovených koeficientu úcinnosti záchytu pro príslusné povetrnostní podmínky panující behem jednotlivých testu (viz výse) a takto získané hodnoty pak byly opet za pomocí krigingu vyneseny do grafického zobrazení. Tímto zpusobem byly získány výstupy v podobe prumerné koncentrace cástic aerosolu, které byly v ovzdusí behem prechodu oblaku aerosolu, v jednotkách poctu cástic na 1 cm³ (viz obrázek 30). Pri zohlednení hustoty pouzitého mikromletého kremene (SiO₂) a jednotkového objemu cástice o prumeru 2,41 μm, tj. cástice z nejpocetnejsí velikostní frakce (potvrzeno merením Ústavu pro zivotní prostredí UK), bylo mozné vypocítat prumerné koncentrace aerosolu behem prechodu oblaku v mg.m^-3, které byly opet za pomocí krigingu vyneseny do grafického zobrazení (viz obrázek 31). Takto vyhodnocená data z vybraných testu v podstate predstavují stezejní výsledky terénních testu, které poskytují informaci, která je vyuzitelná v praxi, nebot z ní lze usuzovat i na dávky, které mohou obdrzet exponované osoby a tedy na ohrození obyvatelstva pri emisi nebezpecných aerosolu.

Obrázek 29: Distribuce celkové depozice cástic aerosolu v poctu cástic na 1 cm² na merené plose pro test ZÁRÍ_6

Obrázek 30: Prumerná koncentrace cástic aerosolu behem prechodu oblaku v poctu cástic na 1 cm3 pro test ZÁRÍ_6

Obrázek 31: Prumerná koncentrace aerosolu behem prechodu oblaku v mg.m^-3 pro test ZÁRÍ_6

Výpocet profilu koncentrace aerosolu v case

Za vyuzití speciálního software byly výsledky z kontinuálního merení koncentrace aerosolu z fotometru DustTrak pro tri vybrané testy (DUBEN_5, ZÁRÍ_2, ZÁRÍ_6) dále vyuzity pro výpocet profilu koncentrace aerosolu v case. Tento slozitý výpocet byl zalozen na interpolaci hodnot koncentrací aerosolu PM_2,5 namerených jednotlivými fotometry v týchz casových okamzicích (pricemz integracní doba fotometru cinila 1 sekundu) behem prechodu oblaku pres jednotlivé fotometry, které byly usporádány v linii (viz obrázek 31 – pozice fotometru jsou znázorneny znackami DT1 az DT8). Výsledky výpoctu byly pak také vyneseny do grafického zobrazení (viz obrázek 32), kde na ose x je vynásen cas (v tomto prípade v SELC), na ose y vzdálenost dle kót detekcní síte a jednotlivé barevné odstíny uvnitr grafu pak predstavují ruzné koncentrace podle skály uvedené vpravo. Toto vyobrazení tedy znázornuje, jaké koncentrace aerosolu v mg.m^-3 se vyskytovaly v prubehu casu podél linie, na které byly umísteny fotometry DustTrak, pricemz v prípade obrázku 32 se jedná o prícnou linii nacházející se ve vzdálenosti 100 metru od epicentra výbuchu (jedná se konkrétne o test ZÁRÍ_6). Dá se ríci, ze toto vyobrazení v sobe zahrnuje vsechny ctyri rozmery casoprostoru soucasne – tri rozmery prostoru (x = 100 m (vzdálenost od epicentra výbuchu – umístení linie fotometru); y = 20 m az 150 m (pozice na linii s rozmístenými fotometry); z = 1,7 m (výska fotometru nad zemí)) a rozmer casu (bezícího od okamziku výbuchu do ukoncení merení).

Ackoli se jedná o výstup, jehoz interpretace je pomerne nárocná, jeho praktický význam je znacný. Poskytuje totiz informaci, jak moc se hodnota prumerné koncentrace aerosolu, tak jak jsme ji vypocítali na základe planimetrického stanovení a následného krigingu, lisí od maximální hodnoty absolutní koncentrace, která se vyskytla v daném míste v prubehu pruchodu oblaku. Výstup krome toho také umoznuje získat predstavu o tom, jak byl oblak vnitrne strukturován – napríklad, zda se v nem maximální koncentrace aerosolu vyskytovaly na cele ci uprostred oblaku, anebo zda mel více „hustsích“ ci „ridsích“ míst a kde. Pro jiz zminovaný test ZÁRÍ_6, jehoz vyhodnocení je uvedeno na obrázku 32, pak lze z výsledku vycíst, ze ackoli v linii vzdálené 100 metru od epicentra výbuchu, kde byly fotometry umísteny, byla nejvyssí hodnota prumerné koncentrace cástic aerosolu cca 0,5 mg.m^-3 (viz obrázek 31), ale absolutní koncentrace aerosolu zde dosahovaly az hodnoty 4 mg.m^-3, byly tedy 8x vyssí.

Obrázek 32: Profil koncentrace aerosolu v case v linii vzdálené 100 metru od epicentra výbuchu pro test ZÁRÍ_6

Maximální koncentrace bylo dosazeno ve 13:12:02 SELC, tedy 107 sekund od výbuchu. Celo oblaku bylo ostre ohranicené (viditelný náhlý vzrust koncentrace aerosolu ve 13:11:52 SELC; zelený odstín zcela vlevo podle záznamu na obrázku 27 zjevne k oblaku vzniklého po výbuchu nepatrí), nejhustsí cást oblaku s koncentracemi nad 1 mg.m^-3 mela zpocátku sírku 12 metru a postupne se oblak rozsiroval a zuzoval (od 13:11:52 do 13:12:10), coz svedcí o jeho kompaktnosti a vypovídá o oválném profilu. Ve 13:11:10 se vsak oblak opet prudce rozsíril, coz je dukaz o druhé „husté cásti“ oblaku, ve které koncentrace prevysovaly hodnotu 1 mg.m^-3. Rozmer oblaku v ose y, tedy jeho sírka zde dosahovala maximálne cca 60 metru. Také týl této druhé „husté cásti“ oblaku byl pomerne ostre ohranicen, avsak nizsí koncentrace aerosolu, od 0,1 do 1 mg.m^-3, se zde vyskytovaly jeste dalsích cca 35 sekund, z cehoz lze usoudit, ze se oblak v horizontální rovine znacne protáhl díky trení jeho základny o zemský povrch. Z vypoctených casových intervalu lze pri vynásobení hodnotou rychlosti vetru urcit také priblizný rozmer oblaku podél osy x, a to pro casový okamzik, kdy touto linií procházel týl oblaku. Pro tento výpocet je ale nutné vzít v úvahu fakt, ze se cást oblaku priléhající k zemskému povrchu (do cca 5 metru výsky) nepohybuje stejnou rychlostí jako okolní proudení vzduchu, ale pouze rychlostí odpovídající cca 0,8 násobku rychlosti vetru (tato hodnota byla urcena odborným odhadem provedeným z videozáznamu). Tedy v prípade uvádeného testu ZÁRÍ_6 cinil rozmer oblaku (zahrnující cásti s koncentracemi aerosolu vyssími nez 0,1 mg.m^-3) v case 150 sekund od výbuchu (tj. 107 s + 53 s) priblizne 64 metru – numerický výpocet je: 53 [s]  * 1,5 [m.s^-1] * 0,8 ? 64 metru.

Záver

Tento clánek byl zameren na prezentaci zpusobu resení a výsledku projektu 1H-PK2/35 „Overení modelu sírení ohrozujících událostí – SPREAD“, který byl za financního prispení Ministerstva prumyslu a obchodu CR resen v letech 2005 az 2008 konsorciem spolecností T-SOFT, s.r.o., Výzkumný ústav bezpecnosti práce, v.v.i., ISATech, s.r.o. a Spolek pro chemickou a hutní výrobu, a.s. Cílem clánku bylo nejen popsat obsahovou stránku projektu ci zdokumentovat postup jeho resení, ale také zverejnit nové poznatky z oblasti rozptylu oblaku aerosolu, které jeho resení prineslo. Toto téma nebylo vubec snadné, ale z predstavených výsledku je patrné, ze si resitelský tým dokázal poradit s celou radou problému a tezkostí, které provázejí kazdý projekt, jehoz tezistem jsou experimenty provádené v terénu. A práve terénní testy lze jednoznacne oznacit za nejzajímavejsí cást resení. Byly provedeny postupne v celkem peti sériích, z nichz tri zahrnovaly provedení experimentu zamerených na studium rozptylu oblaku aerosolu a zjistení dosahu referencních koncentrací, a kterým se také venoval tento trídílný clánek.

První díl clánku byl zameren na fázi prípravy testu, predstavil lokalitu vybranou pro jejich realizaci, zpusob stanovení nejvhodnejsích termínu i pozadavky na materiálne-technické zajistení, coz byly klícové pozadavky pro úspesné provedení vsech plánovaných experimentu. Druhý díl pak detailne seznamoval se vsemi pracovními operacemi, které si vlastní provádení testu vyzádalo. Mezi ne patrilo napríklad provedení návrhu a konstrukce systému sberu dat, provádení operativních analýz povetrnostní situace a merení relevantních meteorologických velicin, snímání obrazu a rada dalsích. Tretí a poslední díl tohoto clánku pak prezentoval výsledky, které projekt prinesl a také jejich interpretaci. Jedním z výstupu je podání detailního popisu zpusobu rozptylu oblaku aerosolu vzniklých jednorázovou emisí (výbuchem) v reálné atmosfére, kterému se dle dostupných odborných prací doposud nikdo ve svete v této síri a s tímto zamerením nevenoval. Výsledky testu také umozní validovat navrhovaný rozptylový model, jehoz softwarová podoba bude slouzit jako rychlý vyhodnocovací nástroj hasicum, záchranárum, odborníkum z praxe i úredníkum zodpovedným za havarijní plánování. Krome techto zmínených prínosu se nabízejí i dalsí, které budou v rámci resení projektu jeste realizovány.

Pri uvázení vsech výse uvedených skutecností lze konstatovat, ze projekt splnil svuj cíl, nebot nejenze byly úspesne reseny jeho jednotlivé etapy, ale predevsím proto, ze prinesl radu unikátních (puvodne neocekávaných) zkuseností, poznatku a informací, které postupne jiste naleznou uplatnení v ruzných oborech i mimo bezpecnostní inzenýrství ci krizové rízení.

TISKNOUT | POSLAT MAILEM